автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.03, диссертация на тему:Обоснование и реализация требований к надежности составных частей многоцелевых гусеничных шасси при модернизации

ШЙАРСТВЕННШ Ш^О-ИССЛЩОВАТЕУ^ага ТРАКТОРНЫЙ

ИИХЛЯЕП Ролзн. Викторович

ОБОСНОВАНИЕ И РЕАЛИЗАЦИЯ ТРЕБОВАНИИ . К НА.11Е'1Ж'СТК СОСТАВНЫХ ЧАСТЕЙ МНОГОЦЕЛЕВЫХ ГУСЕНИЧНУЮ ШАССИ ПРИ МО-

тшзтш

Специальность; 05.05.03 - Лотомобшш я тракторы

АВТОРЕФЕРАТ

дмссгргации мг. сскскзш.о ууоно.1 стйгохп: кйадтатй ■¿■Члштски;:

г \

ИНСТИТУТ "НАТИ'

■П

На правах рукописи

!«ОСКБ л 19*^?

Работа выполнена в Государственном научно-исследовательском тракторном институте "НАТИ".

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор,

заслуженный деятель науки и техники РСФС? В.Ф.Платонов

Научный консультант - канд. техн. наук, ст. науч. сотр.

А.Т.Остапко

Официальные оппоненты: доктор технических наук В.А.Савочкин,

канд. техн. наук В.Н.Никулин

Ведущее предприятие - ОКБ ПО "Минский тракторный завод

им. В.И.Ленина", г. Минск

Защити диссертации состоится 1994 г.

в 40 часов на заседании специализированного совета К-132.01.01 по присуждению ученой степени кандидата технических наук в Государственном ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательском тракторном институте "НАТИ".

Адрес: 125040, г. Москва, ул. Верхняя, 34.

Отзивы в двух экземплярах, заверенные печатью, просим . направить по указанному адресу.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке "НАТИ".

Автореферат разослан " Ю" иссарта, 1994 г.

.Учений секретарь специализированного совета, кандидат технических наук

Ц В.Т.Суховее

ОБЩЛЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Одним из основншс мероприятий, рассматриваемых программой обеспечения надежности при разра-отке (ПОНр) военных гусеничных машин (ГМ), является распреде-ение требований по надежности, предъявляемых к образцу, между оставными частями (СЧ) и включение соответствующих требований в вхническоа задание (ТЗ) на выполнение этапов опытно-конструк-орских работ.

Имеющиеся методы расчета и конструирования сложных механи-еских систем позволяют обеспечить заданный уровень надежности роектируемых СЧ. Разработка и реализация в конструкторских бюро редприятий-изготовителей методики оптимизации нормативного ровня надежности элементов ГМ на ранних стадиях проектирования модернизации) в рамках подсистемы САЛр "Надежность" обеспечит оздание изделий с задашшми техническими показателями.

Цель работы. На основе использования современных математи-еСких и технико-экономических методов анализа данных о надэк-ости га, а также средств САПр разработать методы обоснования ормативного уровня надекности СЧ изделий на стадии модернизации проектирова!!ия).

Объект исследования. Объектом исследования являются многоелевые гусеничные шасси, предназначенные, в частности, для ис-ользования в качество транспортеров специального оборудования. Общая методика проведения исследований включает« обзор и анализ научно-исследовательских работ в области ормирования надекности машиностроительной продукции;

теоретические исследования методов дифференцированного .задания требований к надежности ГМ;

разработка математической модели распределения нормативного ровня надежности ГМ между его СЧ с учетом и без учета экономи-еских факторов;.

экспериментальная оценка надежности ГМ и их СЧ но результа-ам эксплуатации и испытаний;

разработка алгоритма обоснования зависимостей техдако-эко-омических показателей и показателей надежности СЧ;

разработка библиотеки прикладных программ САЛр И решение адач оптимизации уровней надежности СЧ при модернизации и про-ктировании ГМ;

реализация результатов исследования на предприятиях отрасли»

разработка проекта методических указаний по нормированию надежности СЧ многоцелевых гусеничных шасси при разработке и модернизации ГМ.

Научная новизна. Вновь разработаны метод первого приближения и метод минимизации затрат, учитывающие специфические требования к изделиям отрасли. Метод первого приближения применяется на стадии проектирования'СЧ модернизируемых и вновь разрабатываемых ГМ без учета экономических факторов и обеспечивает предварительное, ориентировочное и уточненное распределение требований к безотказности элементов при известном времени замены СЧ, а также предварительное распределение требований к ремонтопригодности элементов при заданных значениях параметров потока отказов (ППО) СЧ. Метод минимизации затрат используется для окончательного распределения требований к безотказности модернизируемых СЧ с учетом экономического критерия.

В разработанных математических моделях эффективно использована релаксационная схема метода прямой итерации для поиска неотрицательных решений системы нелинейных уравнений.

На основе анализа експериментальних данных о надежности и технико-экономических характеристиках составных частей ГМ и разработанного алгоритма построения множества векторных оценок для элементов, лимитирующих надежность шасси изделия 352, обоснованы зависимости между показателями безотказности и затратами на повышение надежности СЧ.

Практическая ценность. Методически«, разработки обеспечивают установление оптимальных требований к безотказности и ремонтопригодности СЧ шасси,»позволяют планировать уровень надежности шасси, оптимизировать стратегии технического обслуживания и ремонта ГМ, назначать рациональные нормы расхода и номенклатуру запасных частей.

Получаемые в результате расчета нормативные значения показателей надежности СЧ шасси могут служить ограничениями в задаче оптимизации ресурсов сборочных единиц и деталей, решаемой с помощь» разработанной процедуры либо другим методом.

Разработанное в процессе исследований программное обеспечение для персональных ЭВМ может быть использовано в базовом вари-

анта подоиотемы САПр "Надежность" ГМ.

Внедроние методики нормирования надежности элементов ГМ обеспечит получение экономического эффекта за счет обоснованности количественных нормативных требований к надежности разрабатываемых (модернизируемнх) СЧ.

Реализация результатов исследования. Разработаны и внедрены ' основные методические положения по обеспечению функционирования отраслевой системы сбора и обработки информации о надежности изделий отрасли "СИ1Щ,", основанной на база непрерывного информационного канала, начиная с заполнения первичной формы описания ИТС непосредственно в местах эксплуатации тохники и заканчивая интервальной оценкой показателей надежности элементов с использованием интегрированной информационно-поисковой системы и персонального компьютера IBM PC. Создан и функционирует автоматизированный банк данных о надежности изделий и их СЧ.

Разработанная методика внедрена в ОКБ ПО "Минский тракторный завод им.-В.И.Ленина" и оыла использоьпня при модернизации изделия 352, а также при реализации ПОИр вновь разрабатываемого термо-элоктрического кондиционера. Для изделия 352 она обеспечила снижение эксплуатационных затрат.

Апробация. Основные положения диссертации и отдельных ее раздолов доложены и обсуждены на 1Х-ом научно-отраслевом семинаре по надежности (Ленинград, 1987), на отраслевой конференции "Диагностика и ремонтопригодность" (Ленинград, 1989), на всесоюзной научно-технической конференции "Совершенствование тракторных конструкций и узлов - важнейшее направление укрепления материально-технической базы АПК" (Москва, 1989).

Публикация. Результаты исследования по теме диссертации опубликованы в Ю печатных работах.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы и приложений.

Диссертация изложена на 235 страницах машинописного текста, включает 23 иллюстраций, библиографию 118 наименований и 3 приложений на 68 страницах машинописного текста.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Бо введении обоснованы актуальность и цель исследования.

В главе 1 приведены обзор и анализ отечественных и зарубеж-

них исследований по проблеме нормирования надежности сложных из делий, методов расчета изделий на стадии проектирования, меро приятий по обеспечению надежности ГМ яри разработке и поддержо нию работоспособности изделий в эксплуатации, а также опроделен основные направления исследования и задачи диссертационной ра боты.

Вопросы структурного анализа и нормирования надежност транспортных средств рассмотрены в работах А.С.Развалова, Диду сева Бл.., Э.В.Дзиркал, Б.И.Эдельмана, А.М.Арасланова, Б.Ф.Хазо ва, Ю.Н.Артемьева, Р.В.Ротенберга, В.В.Болотина, И.С.Цитовича : др.„ а также серии нормативно-методических документов в облает: автотракторной и военной техники.

Теория надежности в приложении к теме исследования основан; на трудах советских и зарубежных ученых Ю.К.Беляева,. Я.Б.Шора Е.С.Вентцель, А.А.Червоного, Р.Е.Барлоу, К.Капура, Л.Ламберсонв Г.X.Гуда, Р.Э.Макола и др.

На основании проведенного анализа состояния проблемы определены следующие задачи исследования;

1. На основе общих принципов формирования структурной схем! и модифицированных зависимостей теории надежности р&зработат] математическую модель нормирования уровня безотказности и ремонтопригодности СЧ при заданных ограничениях на показатели надежности изделия в целом.

2. С целью накопления и статистического анализа технико-экономических показателей СЧ при эксплуатации ГМ разработав комплекс программной поддержки автоматизированной базы данных с фактической надежности изделий отрасли.

3. По результатам эксплуатации -изделий произвести оценку показателей надежности СЧ и определить номенклатуру элементов, лимитирующих надежность ГМ. Для определенной номенклатуры обосновать формы зависимостей уровня надежности от материальных затрат на модернизацию СЧ.

4. С учетом критерия оптимизации л действующих ограничений на показатели надежности изделия разработать оптимизационную модель безотказность СЧ при модернизации ГМ.

5. Разработать алгоритмы и пакет прикладных программ САПр для расчета на персональных ЭВМ нормативного уровня надежности СЧ шасси ГМ.

СЧ шасси ГМ.

6. Разработать методику нормирования безотказности и ремонтопригодности СЧ перспективных и серийных многоцелевых гусеничных шасси при создании и модернизации ГМ.

В главе 2 обоснованы математические модели нормирования безотказности и ремонтопригодности СЧ вновь проектируемых ГМ, а также оптимизационная модель с учетом техиико-вкономических факторов для модернизируемых изделий, разработаны алгоритмы и программы для расчета на персональном компьютере нормативных значений показателей надежности составных частой.

При задании в ТЗ на разработку (модернизацию) ГМ нормативных значений сродной наработки на отказ и среднего времени восстановления стратегию планирования надезшости изделий условно предлагается разделить но два направления, под первым из которых понимается только повышение уровня безотказности СЧ, а под вторым - только сокращение затрат времени на устранение отказов.

. В случае, когда в процессе модернизации ГМ решаются задачи повышения безотказности шасси, существенно не изменяющие компоновки элементов изделия (условно - первая. стратегия модернизации), может быть составлена система уравнений безотказности (1) и ремонтопригодности (2), огра!мченных для шасси ГМ нормативными значениями средней наработки на отказ Т0 и среднего времени восстановления г .

Оценка показателей безотказности серийно выпускаемых изделий показала, что наработка до отказа большинства СЧ подчиняется закону распределения Вейбулла с параметром формы о,9...1,15. Можно допустить, что существующая в эксплуатирующих организациях система ромонта, технического обслуживания и регламентных работ обеспечивает стационарный характер потока отказов элементов.

Для стационарного потока отказов СЧ, последовательно соединенных в структурной схеме надежности шасси, ыокно определить суммарный поток отказов как величину обратно пропорциональную средней наработке изделия на отказ:

N

где ы, - ППО 1—той СЧ.

'1

Одаим из'основных критериев вначимсоти 04 при анализе влияния надежности элементов на функционирование ГМ являютоя трудозатраты на устранение отказов. Для обоснования зависимости, характеризующей ремонтопригодность шасси, правомерно допустить, что простой изделия в ремонте за средний ресурс п до капитального ремонта определяется суммарной продолжительностью восстановления работоспособности N составных частей, отказавших за тот не период. Поскольку отказы шасси устраняются путем замены вышедших из строя СЧ, то справедливо следующее выражение:

нг N н

- ^¿"¿Ч". V <2)

где ^ - средняя оперативная продолжительность устранения отказов 1-той СЧ.

В общем случае данная система содержит два уравнения я ы неизвестных параметров о^, ^ Бри этом она может иметь'чйнажвот-во решений. Для сокращения такой неопределенности в математическую модель может быть включоио дополнительное условие согласия с "гипотезой целесообразности", в соответствии о которой наиболее часто отказывающий элемент долнэн быть легко доступным для замены, а элемент о максимальным временем замены должен отказывать как можно реже. Такое условие предполагает наличие монотонно убывающей зависимости мэзду величинами и ^ и, следовательно, позволяет выразить все через Это существенно сокращает множество возможных решений.

Для расчета одной из возможных совокупностей )« Удовлетворяющей уравнениям (1), (2) и требованию "гипотезы целесообразности", разработан алгоритм на основе релаксационной сгеда метода прямой итерации.

При планировании процесса модернизации путем сокращения продолжительности устранения отказов (условно - вторая стратегия модернизации) достаточно решить систему уравнений (2). Значение Т0 в такой постановке задачи может быть принято равным фактической величине средней наработки шасси на отказ. Тогда значение Тв изменится так, чтобы нормативная величина коэффициента готовности осталась неизменной.

Алгоритм расчета нормативного уровня времени замены ^ при

_7-i

ИЗЕ90ГНЫХ парашгрех обеопечйвает решониэ уравнения (2) в соответствии с требованем "гипотезы целесообразности".

На основе описанных математических моделей разработан метод первого приближения, который может бить использован для ориентировочного расчета нормативного уровня показателей надежности СЧ на ранних, стадиях проектировашга вновь разрабатываемых ГК! при полном отсутствии априорной информации.

Задача наиболее обосновшпюго задания требований к надежности элементов шасси может-бить разрешена однозначно при включении в математическую модель на.базе ограничений (1) и (2) целевой функции экономической ¿фиктивности. - При этом оптимальное распределение надояшости иасси ГМ мезду отдельными элементами могло произвести в' зависимости от кол1гчества вложенных в разработку элементов средств, внракзшШх через функцию стоимости составных частей а(<о). Исхода из физического смысла, кото заключить, что функция о(ш) долина быть неотрицательной и монотонно убивающей. Такая функция стоимости имеет областью определения отрезок [o,u)*] и должна удовлетворять граничным условиям:

На 0(и)=0'; Um 0(u)=». (3)

W4iV üh»0

где и' и 0' - фактические значения, соответственно, ППО и

себестоимости СЧ. формализовать критерий оптимизации процесса . модернизации можно в виде целевой функции, обеспечивающей сниаоше до минимума суммарных затрат на повышение наденности N составных частей до необходимого уровня ы* при обязательном выполнении требований ТЗ к безотказности и ремонтопригодности ГМ в целом. Тогда оптимизационная модель надегиости аасси с учетом ограничений на единичные технические показатели надежности шасси определяется следующим образом:

N

^ ^(uj-ojj —» min, (Кь^зд^,

н И

о-0» " V

С учетом граничных условий-(3) и достаточной для практичес-

-а-,.

ких целей точностью функция стоимости конкретной СЧ может быть аппроксимирована одной из следующих регрессионных зависимостей: гиперболической, экспоненциальной, линейной, квадратичной. Вид уравнений регрессии и решение оптимизационной модели для предложенных фэрм зависимостей приведены в таблице 1.

Таблица 1

Типовые зависимости "надежность - затраты"

Вид зависимости Минимальное кол-во расчетных точек Расчетные формулы

Гиперболическая 1 N

Экспоненциальная хеярИ/(ин-р)]-т 2 м Ь= ^ [а1вяр{1/(и1+р1) 21=-а1ехр[1/)]/)2

Линейная о (и>)=оих-р 2 N . -21=а1

Квадратичная 0 ((1))=СКл£+Р№7 2 М -г1=2а;1а)1+Р:1

В принципе, данная математическая модель может включать и другие формы зависимостей, определяемые в ходе регрессионного анализа технико-экономических характеристик конкретной 04.

Для отыскания минимума целевой функции при задании ограяи-чанкй в виде равенств эффективен метод неопределенных множителей

Лаграняа. формальное вцраэдкио обобщенного лвгранкиено ь в заг.и-си"осхи от зада функции стоимости представлено в таблице 1, где

Г11 и

|Ред]чниа задали долздю удовдетдаргтть .известному условию:

- 21(4 д ,+ .ц*^- О,

;гдв Зд - определенна^ ,в ,таб.лии,о 1.

•Мещере |ПП0, исходя ,из Физике с;коГР сщюра, /.таятся заве до--«о изадредатальнша числами. Для отискошя ревщия, .обладающего данным херактвршм свойством, Сил использован итерационной метод, сущность которого для данного конкретного случая може.т быть гдасона }р<шуррздт|К}Я Формулой

гдэ .(¡Р ,п - . соответствен^, лфвдадущео хщэв зна^з-

(искрмой величины

■,(в1/9и)* .(ф/ОцГ .-.слюдою», входящие ,э [рырадащзо устной

производной обобщенного лагррнадацр соответственно, со знаком ,".+*' (и ■ ,3 - относительно большое положительнрв число.

.Особенность данного .адгоритсма,состоит.в том, ,что он щдад-ставляо^ собой .релаксациоф^».9?ему .метода ,ящ<юй итерации для н^хевдэщя ,нертрщ^ательногр :реш9(р!я .уращфрф дополняющей .ие-жесткости.

.Матема^еска,я кщ;аль сп^огауции нормативного уровня .н,а-дашости (^¡долд^ера в основу..метода. М5шюя1заци}1 затрат. Мэтод ¡.южат быть использован на болеэ , поздних этапах продотирован^! вновь разрабатываемых ГЦ, а таете на стадии модернизации серий-¡ых изделий при достаточном объеме априорной информации.

В главе 3 приведет; результаты экспериментальных исследований надежности СЧ ГМ: разработаны .методический положения по обеспечении функционирования отраслевой системы сбора, нькопле-

-иония и анализа информаци'ойшх материалов о' надежности вксплуати'-pyef.au изделий; проведена интервальная оцои'ка показателей' надежности элементов шасси изделия 352{ разработана структурная сХейа надежности шасси изделия 352 j для выявленной' н'ойенЮМури 04, лимитирующих надежность шасси, предложены форма зависимости технико-экономических характеристик и показателей безотказности СЧ; разработана методика оценки долговечности алМонтов ГЙ на основе анализа технического состояния ремонтного фй'эда ¿зД'в'лйй,-поступающих в капитальный ремонт.

Установлено, что основой для нормирования надежности составных частей изделий на стадаи модернизации является фактически' достигнутый (базовый) уровень показателей надежности 04, оценка которого, в частности, монет быть проведена}

обработкой результатов различного рода периодических испытаний при наличии достаточной информации об ЙТС составных частой для оценки безотказности (долговечности)' элеыейтй'Й йаЬси В соответствии с действующими в отрасли НТДг

обработкой результатов наблюдений за' сёрййпйй йзД&Ж&Ш ii реальных условиях эксплуатации.

К источникам такого рода информация Mosdio orMQcTM ИраидкалМ испытаний изделий, данные рекламаций, материалы работы опорных пунктов по сбору информации в мостах эксплуатации изделий ii Другие материалы. Обработку данных материалов обеспечивает отраслэ-вая система сбора и обработки информации о наДемости изделий "СШ1К" на основе непрерывного информационного каЫала г ййчййай б заполнения первичной формы описания ИТС непосредственно в Местах эксплуатации техники и заканчивая оценкой показателей ййД&гсносШ элементов. Программную поддержку системы "СИНК" обесйечйзаёФ специально разработанная интегрированная информационно-поисковая система "Надежность" на базе персонального компьютера 1БЙ РО й СУБД FoxPro версии 1.01.

Разработанная структура первичной информации обеспечивает одаозначноэ описание индивидуальных характеристик изделия и его СЧ, условий эксплуатации, внешнего проявления, причины и формы ИТС, а также направлений работ по их устранению и предупреждению.

Для обеспечения удобного диалогового интерфейса в среде СУБД FoxPro разработан пакет программных модулей, которые наш-

оевз? Ей язпка (1BASB 3 Plus о использованием растирании функцно-¡Шыяя возкохтостой еноте® FoxPro в обаопочивают помимо. стандартных операций1 над базами дешшх выполнение слодукщих функций» формировашэ итоговой теблнцц, оодераащоЭ количественное распределение КТО гго( фунзщионалышм группам 04 j

определенно' перечня и процентного ссютасшэния причш выхода ь'з отрой структурных элементов Rf j

построение гистогра?,5Ш1 ППО структурных элементов изделия по гатбрвалам наработки, маркэ ГМ п региону эксплуатации!

интервальную оценку показателей надежности изделия в целом й его структурных элементов о определенном значений параметров ргопрвдэ.«А1шя Вэйбуллэ.

w, 1

а)

б)

Ь>

г)

3)

Рис.. I. Параматры потокаб откозаЬ составных частей шасси изболи« 352:,

а) рессора гидропнвЬпати-мвекоп, б) поЗогробатело;

б) отапитоль; г) бал торсионный; ¿3) гусеница

2

lía основе анализа интенсивности отказоз СЧ ira результатам вксплуатации изделий 352 в период о 1587 по 1991 год з различных климатических эонах определена номенклатура влэ?«ентов (рис. 1), условно лимитирующих надежность аасса изделия 352, н разработана структурная охвма надежности, включающая последовательно соединенные элементы о наибольшей интенсивностью отказов. В число 04, мпшщруяят ведегность ГМ. вешли влэменти о ППО Солее 0,5*1/1000 км. Вероятность пх безотказной работы прэдетавлена на рис. 2.

Однш из основных факторов, учитываемых при оптимальном распрэделении требований к иадеаноотн элементов шаоси, являются фактические материальные затраты на совершенствование, вызвавшее повышение уровня надегшости СЧ. Косвенная количественная оценка данного фактора монет быть произведена пу.ам анализа изменения

Рис. 2. Вороатмост,ь безотказной работы PI+) составных частый шасси иэсЭелия 352: ,1-гибропнсзВматичос-■ноя рессора;

2-паЗозреватоль;

3-отопи-топь; А-Ьал торсионний; •5-гусонииа

О 2G00 т 6000 \,т

оебеотснкости запасных частей, >вызванного проведением .ксгдошсе доработок о целью повышения надеалости 04. Себестоимость можо'? олугжть мерой затрат труде на проектирование е изготовление ОН при достигнутом уровне производства а .должна адекватно реагировать не изьаношга откх затрат.

Результата анализа изменения себестоимости запчастей к , изделиям 35^- в параод о 19S4 по 1937 год представлены на рис. 3..

5500

Цена,

руб 5000

2000

1500 1000

500 О

/

2

3 Г

N _—

К.

Рис. 3. .Измонэниа сейесто-.имости некоторых запасных мастои изделия,352:

1-гусеница 352-1240010:

2-реЗуктор сило&ои J52-2202050-3; 3-колесо направляющее 352-1220 ICQ; ч-6енвц беЗущего колдса 569-1151179; 5-каток поб-ЗеряиЬающий 352-1230010-а

Ж W85 W36 Го<3

Анализ кривых, изображенных на рис. 3, показал, что для некоторых СЧ характерно первоначальное снижение себестоимости с последующим ее возрастание« (колесо направляющее* 352-12201 со, каток поддерживающий 352-123001о-А). Это позволяет одолеть предположение о квадратичной форме зависимости "надешссть-затратн" цля данных элементов.

Наличие тенденции к возрастанию себестоимости СЧ (венец ведущего колеса 569-1151179, редуктор силовой 352-2202050-Д, гусе-ада 352-1240010-А) может служить основанием для того, чтобы аппроксимировать функцию стоимости, например, экспоненциальной или линейной регрессионной зависимостью.

В ходе экспериментальных исследований для 04, лимитирующих надежность изделия 352, установлено однократное увеличение себе-зтоимости как следствие конструктивно-технологических доработок, обуславливающих, в частности, повышение уровня надежности денных элементов на изделиях последующих годов выпуска (табл. 2).

Таблица 2

Изменение технико-экономических показателей СЧ изделия 352

1?ОИМв1ЮВйНИО составной часта .: Год выпуска Коэффициент ру о/ч

1985 1987

ППО, 1000/4 Себестоимость ,руб ППО, 1000/4 Себестоимость,руб

Подогреватель 14,4 442 10,8 539 6

Отспмгель 14,1 845 11,9 1000 12

Гусеница 14,3 5000 13,0 5500 72

Рессора гидро- 21,9 890 13.8 1410 20

шшвмвтическая

Торсионный вал ГШ 19,8 210 16,6 250 4

Согласно таблицы 2 для обоснования зависимости "надоашость--атраты" определены две точки, через которые может быть ароведа-а, например, однопараматрическая гипербола о^и) , крутмз-а которой определяется ко^Мициентом а^. Коэффициент а^ косвен-о характеризует величину затрат для повышения надежности СЧ на дишцу наработки;

Таким образом в результате проведения экспериментальных ис-лвдований могут быть получены исходные датше для расчета нор-

мативного уровня надежности СЧ, подлежащих модернизации.

Четвертая глава диссертации посвящена расчетному обоснованию нормативного уровня надежности СЧ ГМ. Для модернизируемого шасси изделия 352 приведены результаты расчета нормативных значений ШЮ и времени свмены СЧ, а также оптимального нормативного уровня показателей безотказности с учетом экономического критерия и технических ограничений.

Разработанная программа расчета ШО СЧ была использована в процессе определения направлений НИОКР при реализации прямой процедуры модернизации шасси изделия 352, направленной на повышение безотказности элементов (рис. 4). Для СЧ, лимитирующих надежность шасси, проведен расчет требуемых нормативных значений показателей безотказности СЧ при условии, что средняя наработка шасси на отказ - а?о=40 ч, средняя оперативная продолжительность восстановления работоспособного состояния - Т =1 ч. Получаемые в результате расчета требуемые нормативные значения НПО (кривая I) не хуже соответствующих фактических значений (кривая III).

Ых1 ООО. 1/ч

12,0

6,0

2 / И / ■ V / «л-

1

1Д23 и / /. 5

2%з— Г) и и." Ч ' К. . _Л • 5

Рис. 4. Фактический Ш> и нормативные (1,1) уробни набожности состаЬньх мастей изЗалий 352:

1-гусеница;

2-гиЗропне6матииоская рессора;

3-побогребатель; А-бал торсионный; 5-отопитело

О 2,0 4,0 м

Качественное изменение нормативного уровня безотказности СЧ наблюдается при оптимизации надежности модернизируемой номенклатуры СЧ в соответствии с технико-экономическим критерием (кривая II), которая незначительно изменяет характер распределения требований к надежности элементов.

Разница между нормативным и фактическим уровнями надежности

04 дает количественную оценку той доли ППО, на которую должна Сыть повышена' безотказность'' составной часта для обеспечения нормативного уровня . надезшости изделия в целом. При этом расчетное повышение себестоимости конкретной СЧ косвенно характеризует оптимальную (продольную) величину затрат на ее модернизацию в соответствии о принятой гипотезой о форме функции стоимости.

На рис. 5 представлено предполагаемое изменение себестоимости модернизируемых СЧ. Очевидно, чем выше изначальная себестоимость элемента, тем больше затраты на повышение ее надежности (деке на небольшую величину), в отличие от элементов с относительно низким фактическим уровнем безотказности. Значительное увеличение затрат на модернизацию последних можно планировать при необходимости существенного повышения уровня надежности.

С.руб 9600

7200

4800

2400

Рис. 5. Измэненив себестоимости СЧ изЗолия 352 при модорнизаиии:

1-гтаЗогреЬатело;

2-отопитвлв;

3-гусонииа;

А-гибропнебматическоп

россора; 5-бал торсионный

О 5.6 11.2 СМИ. 1Л

.Анализ результатов расчета нормативного уровня показателей йазотказности по 'разработанным методам позволяет сделать вывод о правомерности "гипотезы целесообразности".

Алгоритм расчета времени замены при постоянной известной величине показателей безотказности элементов оасси (вторая стратегия модернизации) построен таким образом, ч'о нормативная ¡величина коэффициента готовности, определяемая выражением

К=Т„/(Т„+Т ), остается постоянной. Из этого следует, что яесо-ГО о в

отвэтствие нормативного Т0 и фактического Т^ значения средней наработки шасси на отказ .(обычно, Т >Т£) влечет необходимое изменение нормативной величины среднего времени восстановления с Тв до Т^ так, что КГ=К^=Т^/(Т^+Т^). Таким образом может быть удовлетворено требование ТЗ по комплексному техническому показателю надежности швеей.

Расчет по соответствующей программе позволил установить полную адекватность с математической моделью нормирования безотказности 04.

Расчет по программе оптимизации обеспечивает снижение суммарных затрат на модернизацию определенной номенклатуры СЧ. Так, суммарные затраты на повышение надежности пяти СЧ до нормативного уровня (кривая I, рис. 4) должны составлять 58 тыс. руб., тогда как расчет по программе оптимизации (кривая II) позволяет снизить данный результат до 44 тыс. руб. при соблюдении всех установленных ограничений на показатели надежности изделия в целом.

Возможность получения экономического эффекта при модернизации изделий обеспечена алгоритмом расчета оптимальных требований к надежности 04, ив данном случае его величина составила около 25%.

Пятая глава посвящена разработке отраслевых методических указаний по нормированию надежности СЧ многоцелевых гусеничных шасси при разработке и модернизации ГМ, а также рекомендаций по обеспечению нормативного уровня надежности элементов, лимитирующих надежность шасси изделия 352.

Методические указания устанавливают общие положения и порядок распределения требований к показателям безотказности и ремонтопригодности СЧ многоцелевых гусеничных шасси, исходя из нормативного уровня надежности модернизируемой (вновь разрабатываемой) ГМ, и предназначены для использования при реализации ПОНр.

Распределение требований к надежности СЧ включает следующие этапы; предварительное, ориентировочное, уточненное, окончательное. Для расчета нормативного уровня показателей надежности используются метод первого приближения и метод минимизации затрат.

Метод первого приближения применяется на стадии технического предложения и эскизного проектирования СЧ модернизируемых и

вновь разрабатываемых ГМ без учета экономических факторов и обеспечивает:

предварительное распределение требований к безотказности элементов при известном времени замены СЧ;

ориентировочное распределение требований к безотказности элементов при известном времени замены и фактических значениях ППО СЧ;

уточненное распределение требований к безотказности элементов при известном времени замены и нормативном уровне ППО отдельных СЧ; 4

предварительное) распределение требований к ремонтопригодности элементов при известных значениях ППО СЧ;

ориентировочное распределение требований к ремонтопригодности элементов при известных значениях ППО и нормативного времени замены отдельных СЧ.

Метод минимизации затрат используется на стадии эскизного и технического проектирования для уточненного и окончательного распределения требований к'безотказности модернизируемых СЧ с учетом экономического критерия при известном времени замены и .функции стоимости элементов.

ВЫВОДЫ

1. На основе результатов анализа системы нормируемых показателей и совместного решения уравнений безотказности и ремонтопригодности ГМ -разработаны математические модели и методы комплексного нормирования надежности СЧ многоцелевых гусеничных шасси при проектировании и модернизации в условиях действующих ограничений по средней наработке на отказ и среднему времени юс-становления как изделия в целом, так и отдельных элементов. Показана целесообразность обеспечения надежности ГМ по двум направлениям: повышение безотказности элементов при заданном времени замены или улучшение ремонтопригодности СЧ изменением компоновочных решений.

2. Предложенный метод первого приближения, основанный на решении ограничений по единичным техническим показателям надежности ГМ, обеспечивает предварительное распределение требований к безотказности и ремонтопригодности СЧ вновь разрабатываемых шасси ГМ в соответствии с требованиями "гипотезы целесообразное-

ТИ". Показана возможность определения нормативного уровня надек-нооти СЧ, значения показателей надежности влемонтов-вналогов которых неизвестны.

3. Предложен критерий оптимизации, позволяющий минимизировать затраты на модернизацию изделия. Разработанный метод минимизации затрат обеспечивает определение оптимального нормативного уровня показателей безотказности модернизируемой номенклатуры 04 при снижении оуммаркых затрат на величину , до 2556.

4. В разработанных математических моделях эффективно использованы метод неопределенных множителей Лагранжа и релаксаци-ционная охема метода прямой итерации при условии, что рассчитываемый нормативный уровень надежности СЧ не хуже фактического,

5. Основой для нормирования надежности СЧ на стадии модернизации является фактически достигнутый уровень показателей надежности элементов. Обоснована необходимость использования в связи о этим непрерывного информационного канала о выходом на оценку показателей надежности эломонтов с применением разработанного автомата: -.рованного банка данных.

6. На основе результатов анализа технико-экономических характеристик и оценки показателей надежности СЧ изделий 352 предложен алгоритм построения зависимости "надежность-затраты" для определения функции стоимости. Для элементов, лимитирующих надежность изделия 352, предложена обратно пропорциональная зависимость. Показано, что функцию стоимости можно описать различными видами зависимостей.

7. Планирование надежности изделий и их СЧ необходимо проводить в рамках ПОНр на базе подсистемы автоматизированного проектирования "Надежность", в состав которой может быть включена библиотека разработанного в процессе исследований программного обеспечения. В ходе программно-методического обеспечения работ по модернизации изделия 352 и обеспечения надежности вновь разрабатываемого термо-электрического кондиционера подтверждена эффективность разработанных программных средств.

в. Обоснована эффективность внедрения на предприятиях-изготовителях "Методических указаний по нормированию надежности СЧ шасси многоцелевых гусеничных и колесных машин на стадиях разработки и модернизации". При этом получение экономического эффекта обеспечивается за счет обоснованности количественных нормативных

требований к надежности СЧ, позволяющих планировать уровень надежности шасси, оптимизировать стратегии технического обслуживания и ремонта ГМ, назначать рациональные нормы рвохода и номенклатуру запасных частей.

По теме диссертации опубликованы следующие основные работы«

1. Отчот по спецтеме. Инв. N1959, НПО НАТИ, 1985 (в соавторстве ).

2. Отчет по спецтеме. Инв. N3330, НПО НАТИ, 1986 (в соавторстве ).

3. Требования по безотказности многоцелевых гусеничных аасси.- Ц.: ЦНИИ инф., 1987, N10 (в соввторотво).

4. Оценка долговечности составных частей гусеничных машин 1а основе анализа технического состояния ремонтного фонда А.« ЦНИИ инф.,1987, N10 (в соввторства).

5. Установление требований к надежности элементов при юдернизации гусеничных машин./ Тезисы докладов на всесоюзной 1аучно~тэхнической конференции "Совершенствование тракторных <онструк;и1й и узлов - важнейшее направление укрепления матери-зльно-толшческой базы АПК".- М.1 НПО НАТИ-ВДНХ; 1909.

6. Оценка безотказности ТГМ и их составных частой./ Сбор-шк трудов НПО НАТИ. - М., 1989 (в соавторстве).

7. Итерационный метод оценки надежности шасси гусеничных «ашин,- М.1 ЦНИИ инф., 1990, Н5 <в соавторстве).

8. Гусеничные тягачи: распределение требований к безотказ-юоти и ремонтопригодности их составных частей./ Тракторы и )ельскохозяйственлые машины.- М.1 ВО "Агропромиэдат", 1991, N3 (в соавторстве).

9. Нормирование надежности составных частей гусеничных тягачей с учетом технико-экономических факторов./Тракторы и сель-жохозяйственнио машины.- М.1 Колос, 1992, N10-12 (в соавторст-¡е).

Ю. Оценка ресурса составных частей гусеничных тягачей, покупающих в ремонт./ Тракторы и сельскохозяйственные машины.-I.: Машиностроение, 1993, N5 (в соавторстве).